Em 2024, um estado quântico de luz foi “teletransportado” pela Internet

Em 2024, um estado quântico de luz foi teletransportado com êxito ao longo de mais de 30 quilómetros (cerca de 18 milhas) de cabo de fibra óptica, mesmo no meio de uma torrente de tráfego da Internet - um feito de engenharia que, durante muito tempo, foi tido como impossível.

A demonstração, conduzida por investigadores nos EUA, não o vai ajudar a “teletransportar-se” para o trabalho para fugir ao trânsito matinal, nem vai fazer com que descarregue mais depressa os seus vídeos preferidos de gatos.

Ainda assim, conseguir teletransportar estados quânticos usando a infraestrutura já existente é um passo gigantesco rumo a uma rede de computação interligada por tecnologia quântica, a formas de encriptação mais robustas, ou a novos métodos de deteção e medição com um poder sem precedentes.

Teletransporte quântico e a promessa da internet quântica

“Isto é incrivelmente entusiasmante porque ninguém achava que fosse possível”, afirma Prem Kumar, engenheiro de computação da Northwestern University, que liderou o estudo.

Veja o clipe abaixo para um resumo da investigação:

“"O nosso trabalho mostra um caminho para redes quânticas e clássicas de próxima geração partilharem uma infraestrutura unificada de fibra óptica. Basicamente, abre a porta a elevar as comunicações quânticas ao próximo nível."”

Com uma vaga semelhança aos sistemas de transporte de Star Trek, que fazem “desaparecer” passageiros através do espaço e do tempo num piscar de olhos, o teletransporte (no sentido quântico) não desloca matéria. Em vez disso, pega no conjunto de possibilidades quânticas de um objeto num local e, ao destruí-lo de forma controlada, impõe esse mesmo equilíbrio de possibilidades a um objeto semelhante noutro local.

Embora as medições dos dois objetos fixem os seus resultados no mesmo instante, criar o entrelaçamento das suas identidades quânticas continua a exigir o envio de uma única onda de informação entre dois pontos no espaço.

Porque é tão difícil “proteger” estados quânticos na fibra óptica

Tal como algodão-doce numa chuvada de primavera, o estado quântico de qualquer objeto é uma névoa frágil de possibilidades, pronta a “derreter” para a realidade pouco depois de ser criada. As ondas eletromagnéticas de radiação e o choque térmico - o constante embater e roçar das partículas em movimento - rapidamente empurram esse estado para a decoerência, caso não exista algum tipo de proteção.

Manter estados quânticos protegidos dentro de computadores é um desafio. Mas fazer passar um único fotão por fibras ópticas a vibrar com transações bancárias, vídeos de gatos e mensagens de texto, preservando ao mesmo tempo o seu estado quântico, é muito mais intimidante. É quase como lançar o seu “algodão-doce quântico” no Mississippi e esperar que chegue ao fim com o mesmo sabor.

Para conservar o precioso estado do seu fotão solitário contra uma corrente de tráfego de Internet de 400 gigabits por segundo, a equipa aplicou várias técnicas para restringir o canal desse fotão e diminuir a probabilidade de ele se dispersar e se misturar com outras ondas.

“Estudámos cuidadosamente como a luz se dispersa e colocámos os nossos fotões num ponto judicioso onde esse mecanismo de dispersão é minimizado”, explica Kumar.

“Descobrimos que conseguíamos realizar comunicação quântica sem interferência dos canais clássicos que estão simultaneamente presentes.”

Canais clássicos e comunicações quânticas a coexistir na mesma infraestrutura

Embora outros grupos já tivessem conseguido transmitir informação quântica lado a lado com fluxos de dados clássicos em simulações da Internet, a equipa de Kumar foi a primeira a teletransportar um estado quântico em paralelo com um fluxo real de Internet.

Cada teste reforça a ideia de que a internet quântica é inevitável, oferecendo aos engenheiros de computação um conjunto totalmente novo de ferramentas para medir, monitorizar, encriptar e calcular o nosso mundo como nunca, sem ser necessário reinventar a Internet para o fazer.

“Teletransporte quântico tem a capacidade de fornecer conectividade quântica de forma segura entre nós geograficamente distantes”, diz Kumar.

“Mas muitas pessoas assumiram durante muito tempo que ninguém iria construir infraestrutura especializada para enviar partículas de luz. Se escolhermos os comprimentos de onda corretamente, não teremos de construir infraestrutura nova. As comunicações clássicas e as comunicações quânticas podem coexistir.”

Esta investigação foi publicada na Optica.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em dezembro de 2024.